L'atmosphère de Vénus

Aperçu général de l'atmosphère de Vénus

Vénus, vue depuis la Terre, est un très gros point scintillant dans le ciel. Après le Soleil et la Lune, elle est l'astre le plus brillant dans le ciel. Ce que l'on voit, c'est le reflet du Soleil sur son atmosphère. Tout comme Mercure, Vénus orbite à l'intérieur de l'orbite de la Terre. Comme ce sont les planètes les plus proches de notre étoile vues de la Terre, elles ne s'en éloignent jamais. C'est pourquoi il n'est possible de les observer qu'au coucher du Soleil (à l'ouest) ou au lever (à l'est).

A partir des années 60, les Russes et les Américains entreprennent d'étudier notre plus proche voisine à l'aide d'engins automatisés. A cette occasion, on découvre que sa couverture nuageuse est particulièrement épaisse et nocive. Les Venera russes qui se sont posées à la surface ont établi un portrait général de son atmosphère. La pression atmosphérique est 93 fois supérieure à celle de la Terre. La température avoisine les 470°C et l'air est saturé de CO2 (96 %). Malgré la fournaise, il pleut sur Vénus. Il s'agit d'averses d'acide sulfurique à haute altitude. A la surface, l'air ne se déplace jamais à plus de 40 km/h environ.

Atmosphère de Vénus
Atmosphère de Vénus photographiée par la sonde Mariner 10 lors de son survol en février 1974 et retravaillée avec les outils de correction des images en 2020 - Photo NASA/JPL/K. M. Gill (Agrandir)

Origine de l'atmosphère de Vénus

Il y a 800 millions d'années, Vénus aurait connu un intense épisode volcanique qui l'aurait recouverte d'une couche de lave de 10 km. La couverture nuageuse formée à l'époque se serait peu à peu dissipée jusqu'à ce que Vénus connaisse une éclaircie il y a 200 millions d'années. Une reprise de l'activité volcanique il y a 30 millions d'années aurait engendré l'atmosphère actuelle.

Au sol la pression atmosphérique est de 95 bars et la température monte jusqu'à 470°C. Mais si on commence à monter, la pression va diminuer ainsi que la température. Les conditions sont plus favorables pour l'apparition de tempêtes. A 70 km d'altitude, la pression est proche de celle que nous connaissons sur Terre au niveau de la mer. La température atteint 0° et le vent peut souffler jusqu'à 150 km/h. Ces données peuvent différer en fonction de la période et de l'endroit où elles sont prises mais restent du même ordre de grandeur mais des écarts peuvent parfois être importants.

Composition atmosphérique

L'atmosphère est divisée en 2 couches bien distinctes: la haute atmosphère et la basse atmosphère. Toutes les deux sont constituées essentiellement de dioxyde de carbone et d'azote. Le CO2 est l'élément principal puisqu'il compose à lui seul 96° de la masse atmosphérique. C'est lui qui donne cette couleur jaunâtre aux nuages. Il est responsable de l'effet de serre à l'origine des températures qui règnent à la surface de la planète. L'énergie thermique reçue par la planète provient du rayonnement solaire. Le CO2 bloque et réfléchit une partie du rayonnement thermique, notamment l'infrarouge provoquant une accumulation de chaleur sous la couverture nuageuse.

Couverture nuageuse

La couche nuageuse, qui met 4 jours pour faire un tour de la planète, est divisée en 3 couches:

  • Couche supérieure: Couche située entre 55 et 65 km, surmontée d'une brume d'aérosol qui s'étend jusqu'à 90 km;
  • Couche principale: Couche située entre 50 et 55 km, siège de précipitations d'acide sulfurique;
  • Couche inférieure: Couche située entre 48 et 50 km environ essentiellement composée de CO2 et de dioxyde de soufre (SO2). Sous la couche inférieure, on retrouve une brume qui descend jusqu'à 25 km de la surface environ. Cette brume est le résultat de l'évaporation des précipitations d'acide sulfurique.

Le principal trait de caractère de Vénus vue depuis l'espace est la structure particulière de son atmosphère. On peut y voir se dessiner un gigantesque Y. Les nuages se développent en gigantesques cellules de convection jaunâtres, au-dessus des régions qui ont le Soleil pointé au zénith et, à partir de là, divergent pour rejoindre une ceinture polaire en formant cet Y couché.

Les régions polaires sont les régions où les nuages sont les plus brillants. Ils sont recouverts d'une brume composée de fines particules dotées d'un haut pouvoir de réflexion. On peut également voir des filaments sombres au sommet des nuages. Il s'agit de poches riches en dioxyde de soufre. Les scientifiques pensent que Vénus a connu un épisode de sa vie où l'eau aurait coulé généreusement. L'eau renferme un atome de deutérium (hydrogène ayant un neutron supplémentaire) pour 10 000 atomes. Sur Vénus, ce deutérium est 100 fois plus important que sur Terre.

Les découvertes de Venus-Express

Parmi les résultats obtenus par Venus-Express, les scientifiques ont été surpris de voir que l'atmosphère de Vénus semblait extrêmement inconsistante. Les observations faites avec VIRTIS (Visible and Near-Infrared Mapping Spectrometer) montrent que la structure de l'atmosphère de Vénus change rapidement et de jour en jour y compris dans les profondeurs de l'atmosphère de la planète. Bien que la configuration de l'écoulement soit semblable, l'intensité de la turbulence change de manière significative d'une orbite à l'autre.

Il semble que les régions sur des latitudes moyennes forment une sorte de région de transition avec la plupart des écoulements laminaires. En se déplaçant vers l'équateur, il y a plus d'écoulements convectifs dans l'atmosphère, tandis que les régions polaires sont dominées par d'énormes vortex. Un écoulement laminaire c'est où un fluide (gaz ou liquide) voyage sans à-coup ou dans des voies régulières par contraste avec le flux turbulent dans lequel le liquide subit des fluctuations et des mélanges irréguliers.

La région polaire ou le "trou noir" vu dans les images est la zone où le dipôle polaire domine. Le dipôle polaire est le nom donné à un tourbillon double, dont chaque partie mesure environ 2 000 km et ressemble à un oeil de cyclone. Le vortex qui a été observé au pôle nord tourne dans le sens des aiguilles d'une montre tandis que celui du pôle sud tourne dans le sens inverse. Les observations faites par la sonde indiquent que les vortex changent de forme d'une orbite à l'autre.

Vortex sur Vénus
Double vortex au pôle sud de Vénus photographié par le spectromètre Ultraviolet/Visible/Near-Infrared spectrometer (VIRTIS) de la sonde européenne Venus-Express en mai 2006 - Photo ESA/VIRTIS/INAF-IASF/Obs. de Paris-LESIA

Sources

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